Question

（16分）（1）氨在国民经济中占有重要地位。

工业合成氨的反应原理为：N₂（g）+ 3H₂（g）2NH₃（g）  △H=―92.4 kJ·mol^-1。

①若起始时向容器内放入2mol N₂和6mol H₂，达平衡后放出的热量为Q，则Q  184.8 kJ（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②已知：

1mol N—H键断裂吸收的能量为           kJ。

③某温度下，把10 mol N₂与28 mol H₂置于容积为10 L的密闭容器内，10 min时反应达到平衡状态，测得氮气的平衡转化率为60％，则10 min内该反应的平均速率v（H₂）=       mol·L^-1·min^-1，该温度下反应的平衡常数K =            。欲增大氮气的平衡转化率，可采取的措施有              （写一种措施即可）。

（2）某课外小组用下图所示装置对电解原理进行实验探究。用下图所示装置进行实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区产生氧气，同时Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫红色。

① 电解过程中，X极区溶液的pH       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

② 电解过程中，Y极发生的两个电极反应为Fe-6e^-+8OH^-== FeO₄^2-+4H₂O和      。

③ 若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少      g。

④在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K₂FeO₄ + 3Zn == Fe₂O₃ +ZnO +2K₂ZnO₂，该电池正极发生的反应的电极反应式为                          。

Answer

（16分）（1）① <（1分） ②391 （1分）

③0.18（2分） 3.6mol-2·L2 （2分，不写单位不扣分，写错单位不得分）

增大压强、增加氢气的浓度、移走氨气、降温（2分，答出其中一项即可）

（2）①增大（2分） ②4OH-―4e- == 2H2O + O2↑ （2分） ③0.28 （2分）

④2FeO42- + 6e- + 5H2O＝ Fe2O3 + 10OH- （2分）

【解析】

试题分析：（1）①该反应是可逆反应，反应物的转化率达不到100%，因此若起始时向容器内放入2mol N2和6mol H2，达平衡后放出的热量为Q，则Q＜184.8 kJ。

②反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则△H = ―92.4 kJ·mol-1＝945.8 kJ·mol-1＋3×3436 kJ·mol-1—2×3×X kJ·mol-1，解得X＝391，即1mol N—H键断裂吸收的能量为391kJ。

③某温度下，把10 mol N2与28 mol H2置于容积为10 L的密闭容器内，10 min时反应达到平衡状态，测得氮气的平衡转化率为60％，因此消耗氮气的物质的量是6mol，根据方程式可知同时消耗氢气18mol，则10 min内该反应的平均速率v（H2）=＝0.18mol·L-1·min-1。平衡时氮气、氢气和氨气浓度分别是0.4mol/L、1mol/L、1.2mol/L，则该温度下反应的平衡常数K =＝3.6mol-2·L2。正方应是体积减小的放热的可逆反应，则欲增大氮气的平衡转化率，可采取的措施有增大压强、增加氢气的浓度、移走氨气、降温等。

（2）①X电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，水的电离平衡被破坏，产生氢氧根，因此电解过程中，X极区溶液的pH增大。

②Y电极是铁，与电源的正极相连，铁失去电子，另外溶液中的氢氧根也失去电子，所以电解过程中，Y极发生的两个电极反应分别为Fe-6e-+8OH-== FeO42-+4H2O和4OH-―4e- == 2H2O + O2↑。

③X电极生成氢气，物质的量是0.672L÷22.4L/mol＝0.03mol，转移0.06mol电子。Y电极生成的是氧气，物质的量是0.168L÷22.4L/mol＝0.0075mol，转移0.0075mol×4＝0.03mol电子，则根据电子得失守恒可知铁失去电子的物质的量是0.06mol—0.03mol＝0.03mol，所以Fe-6e-+8OH-== FeO42-+4H2O可知消耗铁的质量是。

④原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，责任根据总反应式2K2FeO4 + 3Zn == Fe2O3 +ZnO +2K2ZnO2可知正极是高铁酸钾，则该电池正极发生的反应的电极反应式为2FeO42- + 6e- + 5H2O＝ Fe2O3 + 10OH-。

考点：考查反应热、外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算及电化学原理的应用